JP2009270139A - スパッタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、欠陥が低減された高品位の薄膜を形成可能なスパッタ装置を提供する。
【解決手段】排気経路部（１０）は、複数のターゲット（３）を相互に隔てる溝部（４）に臨む排気口を有している。排気経路部（１０）の途中には、バルブ（１２）が設けられている。バルブ（１２）は、スパッタ装置（１）がスタンバイ状態にある際、閉状態から開状態に切り換えられる。尚、排気経路部（１０）とは別に設けられた排気経路部（１１）の途中にもバルブ（１３）が設けられている。チャンバ（２）内のＡｒガスは、スパッタ装置（１）がスタンバイ状態にある際、排気経路部（１０）だけでなく、制御装置（１００）の制御下で駆動されるクライオポンプ（１４）の動作に応じて排気経路部（１１）を介しても排出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、大型ディスプレイを製造する際に用いられるスパッタ装置であって、広い領域に薄膜を形成可能なスパッタ装置の技術分野に関する。

スパッタ装置は、スパッタ現象を利用して半導体ウェハ、ガラス基板などの被成膜対象である基板に薄膜を形成する可能な薄膜形成装置である。スパッタ装置によれば、真空中にＡｒ等の不活性原子の放電用ガスを導入し、電極に電圧を加えるとグロー放電が起こる。このとき、プラズマ中のＡｒイオンが陰極のターゲットに衝突してターゲット原子をはじき出す（スパッタする）。スパッタされた原子は、陽極側に置かれたウェハ等の基板上に沈着し、薄膜を形成する。スパッタ装置によれば、ターゲット材料を選ぶことであらゆる材料の成膜が可能であり、例えば、大型液晶ディスプレイ装置の製造プロセスにおいて、ＩＴＯ等の透明導電材料で構成される画素電極を形成することが可能である。特許文献１は、高品位の薄膜を形成可能なターゲット、及びそのようなターゲットを用いたスパッタ装置を開示している。尚、Ａｒガス等の不活性ガスは、スパッタリングを実行する際だけでなく、スパッタ装置がスタンバイ状態にある際にも、チャンバ内の温度を均一に維持することを目的として、当該チャンバ内に供給されている。

また、大型ディスプレイを製造する際には、薄膜を広い範囲に均一に形成することを目的として、一枚のターゲットではなく、平面的に複数のターゲットが配列されたスパッタ装置が用いられる場合がある。

特開２００４−２６９９４０号公報

しかしながら、複数のターゲットが配列されたスパッタ装置を用いて薄膜を形成した場合、組成比が均一な薄膜を広い範囲に均一に形成することが困難になる技術的問題点が生じる。より具体的には、スパッタ装置の動作時に、ターゲットから叩き出された原子は、薄膜が形成されるべき被成膜対象である基板だけではなく、ターゲット間の溝部にも蓄積されてしまう。当該溝部に蓄積された原子は、均一な組成比を有するターゲットとは異なる異物を構成する。このような異物からも、被成膜対象である基板に向かって原子が叩き出されるため、薄膜に欠陥を生じさせてしまう。したがって、均一な組成比及び膜厚を有する高品位の薄膜を形成することが困難となり、例えば画素電極を形成する際に画素電極の歩留まりを低下させてしまう。

一方、薄膜を所定のパターンに形成することを目的として被成膜対象である基板とターゲットとの間に配置されるマスクにも、スパッタリングを実行することによってイエローフレークと称される異物が付着する。このような異物によれば、溝部に蓄積された異物と同様に、薄膜に欠陥を生じさせてしまうため、マスクを定期的に洗浄し、異物を除去する作業が必要となる。したがって、このような作業を頻繁に行うためには、マスクのメンテナンスサイクルが短くなり、スパッタ装置の稼働率を低下させてしまう。

よって、本発明は上記問題点等に鑑みてなされたものであり、例えば、欠陥が低減された高品位の薄膜を形成可能なスパッタ装置、及び稼働率を向上させることが可能なスパッタ装置を提供することを課題とする。

本発明の第１の発明に係るスパッタ装置は上記課題を解決するために、チャンバと、薄膜が成膜されるべき被成膜対象物に向かい合うように前記チャンバ内に配置されたカソードユニットと、前記カソードユニットにおける前記被成膜対象物に臨む側の面において、相互に離して配置された複数のターゲットと、前記複数のターゲットを相互に隔てる溝部に臨む排気口を有する排気経路部と、前記チャンバ内のガスと共に、前記溝部に蓄積された異物を前記排気経路部を介して排出する排出手段とを備える。

本発明の第１の発明に係るスパッタ装置によれば、複数のターゲットは、チャンバ内においてカソードユニットにおける前記被成膜対象物に臨む側の面において、相互に離して配置されている。そのため、複数のターゲット間には、これらターゲットを相互に隔てる溝部が形成されていることになる。

排気経路部は、前記複数のターゲットを相互に隔てる溝部に臨む排気口を有しており、チャンバの外部に排気を導くことが可能なように構成されている。

排出手段は、例えば、排出経路部を介してチャンバ内を減圧可能なクライオポンプであり、前記チャンバ内のガスと共に、前記溝部に蓄積された異物を前記排気経路部を介して排出する。ここで、排気経路部が有する排気口は溝部に臨むように設けられているため、他の位置に排気口を設ける場合に比べて、溝部に蓄積された異物を効率良く排出することが可能である。より具体的には、例えば、当該スパッタ装置が薄膜を形成しない状態、言い換えればスパッタ装置がスタンバイ状態にある際に、排気経路部を介してクライオポンプ等の排出手段が、チャンバ内のガス、即ちＡｒガスなどの不活性ガスを排出することによって、当該ガスと共に排気口を介して直接異物を排出することが可能である。

したがって、本発明の第１の発明に係るスパッタ装置によれば、複数のターゲット間の溝部に蓄積された異物を当該溝部から除去することが可能であるため、異物が溝部に蓄積されたままでスパッタリングを実行する場合に比べて、薄膜に生じる欠陥を低減することが可能である。特に、本発明の第１の発明に係るスパッタ装置によれば、複数のターゲットを用いて広い領域に均質な薄膜を形成できるため、例えば、大型液晶ディスプレイ装置の製造プロセスにおいて、ＩＴＯ等の透明導電材料で構成される高品位の画素電極を形成でき、大型ディスプレイの製造プロセスに歩留まりを向上させることが可能である。

本発明の第１の発明に係るスパッタ装置の一の態様では、前記排気経路部の途中に設けられたフィルタを備えていてもよい。

この態様によれば、排気経路部を介して排出される異物がクライオポンプ等の排出手段に蓄積される蓄積量を低減でき、スパッタ装置のメンテナンスサイクルを延ばすことが可能である。

本発明の第２の発明に係るスパッタ装置は上記課題を解決するために、チャンバと、薄膜が成膜されるべき被成膜対象物に向かい合うように前記チャンバ内に配置されたカソードユニットと、前記カソードユニットにおける前記被成膜対象物に臨む側の面において、相互に離して配置された複数のターゲットと、前記ターゲット及び前記被成膜対象間に配置されたマスクと、前記複数のターゲットを相互に隔てる溝部に臨む一の排気口より前記マスクに近い位置に設けられた他の排気口を有する排気経路部と、前記チャンバ内のガスと共に、前記マスクに付着した異物を前記排気経路部を介して排出する排出手段とを備える。

本発明の第２の発明に係るスパッタ装置によれば、複数のターゲットは、上述のスパッタ装置と同様に配置されており、ターゲット間には溝部が形成されている。

マスクは、薄膜を所定のパターンに形成可能な開口部が形成されており、スパッタ装置の動作時において、開口部を介して被成膜対象に到達した原子によって所定のパターンに薄膜が形成される。

排気経路部は、前記複数のターゲットを相互に隔てる溝部に臨む一の排気口より前記マスクに近い位置に設けられた他の排気口を有している。したがて、後述の排出手段によって排出されるガスと共に、マスクに付着した異物を排出することが可能である。

排出手段は、前記チャンバ内のガスと共に、前記マスクに付着した異物を前記排気経路部を介して排出する。このような排出手段は、例えば、排出経路部を介してチャンバ内を減圧可能なクライオポンプであり、前記チャンバ内のガスと共に、マスクに付着したイエローフレーク等の異物を排出できる。より具体的には、例えば、当該スパッタ装置が薄膜を形成しない状態、言い換えればスパッタ装置がスタンバイ状態にある際に、排気経路部を介してクライオポンプ等の排出手段が、チャンバ内のガス、即ちＡｒガスなどの不活性ガスを排出することによって、当該ガスと共に排気口を介して直接異物を排出することが可能である。特に、本発明の第２の発明に係るスパッタ装置によれば、他の排気口が一の排気口よりマスクに近い位置に設けられているため、マスクに付着した異物を一の排気口を介して排出する場合に比べて、効率良くマスクから除去することが可能である。

したがって、本発明の第２の発明に係るスパッタ装置によれば、マスクに付着した異物を除去することが可能であるため、異物がマスクに付着したままでスパッタリングを実行する場合に比べて、薄膜に生じる欠陥を低減することが可能である。加えて、マスクから異物を除去するメンテナンスサイクルを延ばすことが可能であるため、スパッタ装置を稼働率を向上させることができる。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

以下、図面を参照しながら、本発明の第１及び第２の発明に係るスパッタ装置の各実施形態を説明する。尚、本実施形態では、第１及び第２の発明の夫々に係るスパッタ装置の実施形態としてマグネトロンスパッタ装置を挙げるが、本発明の第１及び第２の発明の夫々に係るスパッタ装置は、マグネトロンスパッタ方式以外の他のスパッタリング方式を採用するスパッタ装置についても適用可能である。

＜第１実施形態＞
先ず、図１乃至図３を参照しながら、本発明の第１の発明に係るスパッタ装置の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係るスパッタ装置１の概略構成を示した構成図である。図２は、複数のターゲットの配列状態を示した平面図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ´断面図である。

図１において、スパッタ装置１は、チャンバ２、カソードユニット５、複数のターゲット３、本発明の「排気経路部」の一例である排気経路部１０、本発明の「排出手段」の一例であるクライオポンプ１４を備えて構成されている。

カソードユニット５は、ＩＴＯ等の薄膜８が成膜されるべき被成膜対象物である基板９に向かい合うようにチャンバ内２に配置されている。カソードユニット５は、その内部にマグネットを備えている。即ち、スパッタ装置１によれば、その動作時に、言い換えれば、薄膜を形成するためにスパッタ装置１が動作状態にある際に、制御装置１００の制御下で駆動される電源２００によってカソードユニット５及び基板９間に電圧を印加し、磁力線に沿って電子を螺旋状に運動させることによって、電子の周囲にＡｒガスのプラズマを発生させる。

複数のターゲット３は、カソードユニット５における基板９に臨む側の面において、相互に離して配置されている。より具体的には、複数のターゲット３は、カソードユニット５における基板９に臨む側に配置された裏板６の表面、即ち、裏板６の基板９に臨む側の面に配列されている。スパッタ装置１の動作時、即ち、薄膜８を形成する際には、基板９に向かって複数のターゲット３の夫々から原子が叩き出される。これら原子は、マスク７の開口部を介して、基板９の表面に所定のパターン形状にパターニングされた状態で成膜される。

排気経路部１０は、複数のターゲット３を相互に隔てる溝部４に臨む排気口１０ａ（図３参照）を有している。排気経路部１０の途中には、バルブ１２が設けられている。バルブ１２は、スパッタ装置１がスタンバイ状態にある際、閉状態から開状態に切り換えられる。尚、排気経路部１０とは別に設けられた排気経路部１１の途中にもバルブ１３が設けられている。チャンバ２内のＡｒガスは、スパッタ装置１がスタンバイ状態にある際、排気経路部１０だけでなく、制御装置１００の制御下で駆動されるクライオポンプ１４の動作に応じて排気経路部１１を介しても排出される。

クライオポンプ１４は、スパッタ装置１がスタンバイ状態にある際に、チャンバ２内のＡｒガスと共に、溝部４に蓄積された異物を排気経路部１０を介して排出する。排気経路部１０及びクライオポンプ１４によれば、排気経路部１０の排気口１０ａが溝部４に臨んでいるため、排気経路部１１を介して溝部４から異物を排出する場合に比べて、効率良く異物をチャンバ２の外部に排出できる。

次に、図２及び図３を参照しながら、溝部４及び溝部４に蓄積される異物について説明する。

図２に示すように、大型の基板９に薄膜８を形成する（図１参照）ためには、裏板６上に複数のターゲット３が、相互に離して配列される。したがって、ターゲット３相互の間には、溝部４が形成されてしまう。

図３に示すように、溝部４が形成された状態でスパッタリングを実行すると、ターゲット３から叩き出された原子のうちターゲット３から基板９に向かう原子だけでなく、溝部４に付着してしまう原子もある。このように溝部４に付着した原子が当該溝部４に蓄積されることによって、溝部４に異物５０が形成されてしまう。異物５０が溝部４に蓄積されたままの状態でスパッタリングを実行すると、薄膜８が均質且つ一様な膜厚で形成されず、欠陥を含んだ薄膜８が形成されてしまう。したがって、異物５０を除去しないままでスパッタリングを実行すると、例えば画素電極を形成する際に画素電極の歩留まりを低下させてしまう。加えて、これら画素電極を含んでなる大型ディスプレイ装置等の表示装置を製造する際の歩留まりを低下させてしまう。

そこで、スパッタ装置１によれば、溝部４に排気口１０ａが臨む排気経路部１０を介してＡｒガスを排出することによって、Ａｒガスと共に、溝部４から直接異物５０を排出することができる。したがって、スパッタ装置１によれば、複数のターゲット３間の溝部４に蓄積された異物５０を溝部４から除去することが可能であるため、異物５０が溝部４に蓄積されたままでスパッタリングを実行する場合に比べて、薄膜８に生じる欠陥を低減することが可能である。特に、スパッタ装置１によれば、複数のターゲット３を用いて広い領域に均質な薄膜８を形成できるため、例えば、大型液晶ディスプレイ装置の製造プロセスにおいて、ＩＴＯ等の透明導電材料で構成される高品位の画素電極を形成でき、大型ディスプレイの製造プロセスに歩留まりを向上させることが可能である。

加えて、図３に示すように、スパッタ装置１によれば、排気経路部１０の途中にフィルタ３０が設けられているため、排気経路部１０を介して排出される異物５０がクライオポンプ１４に蓄積される蓄積量を低減でき、スパッタ装置１のメンテナンスサイクルを延ばすことが可能である。

＜第２実施形態＞
先ず、図４を参照しながら、本発明の第２の発明に係るスパッタ装置の実施形態を説明する。図４は、本実施形態に係るスパッタ装置１０１の概略構成を示した構成図である。尚、以下では、上述のスパッタ装置１と共通する部分に共通の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

スパッタ装置１０１は、排気経路部１０とは別に、排気経路部２３及び２４を備えている点で、上述のスパッタ装置１と異なる。排気経路部２３及び２４の夫々が、本発明の第２の発明における「排気経路部」の一例である。

排気経路部２３は、複数のターゲット３を相互に隔てる溝部４に臨む一の排気口１０ａ、即ち排気経路部１０が溝部４に臨む排気口よりマスク７に近い位置に設けられた他の排気口２３ａを有している。排気経路部２４も、排気経路部２３と同様に、排気経路部１０が溝部４に臨む排気口１０ａよりマスク７に近い位置に設けられた他の排気口２４ａを有している。排気経路部２３及び２４の夫々の途中には、バルブ２１及び２２の夫々が設けられている。これらバルブ２１及び２２は、スパッタ装置１０１がスタンバイ状態にある際に、閉状態から開状態に切り換えられる。スパッタ装置１０１がスタンバイ状態にある際に、クライオポンプ１４は、Ａｒガスをチャンバ２の外部に排出すると共に、Ａｒガスを排出するガス圧に応じて、マスク７に蓄積されたイエローフレーク等の異物をマスク７から除去し、チャンバ２の外部に排出する。

このように、スパッタ装置１０１によれば、排気経路部１０の排気口よりマスク７に近い位置に設けられた排気口から排気経路部２３及び２４を介して異物を排出することが可能である。したがって、マスク７に付着した異物を排気経路部１０を介して排出する場合に比べて、マスク７から効率良く異物を除去することが可能である。

したがって、本実施形態に係るスパッタ装置１０１によれば、マスク７に付着した異物を除去することが可能であるため、異物がマスク７に付着したままでスパッタリングを実行する場合に比べて、薄膜８に生じる欠陥を低減することが可能である。加えて、マスク７から異物を除去するメンテナンスサイクルを延ばすことが可能であるため、スパッタ装置１０１の稼働率を向上させることができる。

本発明の第１の発明に係るスパッタ装置の実施形態であるスパッタ装置の概略構成を示した構成図である。 複数のターゲットの配列状態を示した平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ´断面図である。 本発明の第２の発明に係るスパッタ装置の実施形態であるスパッタ装置の概略構成を示した構成図である。

符号の説明

１，１０１・・・スパッタ装置、２・・・チャンバ、３・・・ターゲット、４・・・溝部、５・・・カソードユニット、１０，２３，２４・・・排気経路部、１４・・・クライオポンプ

Claims (3)

1. チャンバと、
   薄膜が成膜されるべき被成膜対象物に向かい合うように前記チャンバ内に配置されたカソードユニットと、
   前記カソードユニットにおける前記被成膜対象物に臨む側の面において、相互に離して配置された複数のターゲットと、
   前記複数のターゲットを相互に隔てる溝部に臨む排気口を有する排気経路部と
   前記チャンバ内のガスと共に、前記溝部に蓄積された異物を前記排気経路部を介して排出する排出手段と
   を備えたことを特徴とするスパッタ装置。
2. 前記排気経路部の途中に設けられたフィルタを備えたこと
   を特徴とする請求項１に記載のスパッタ装置。
3. チャンバと、
   薄膜が成膜されるべき被成膜対象物に向かい合うように前記チャンバ内に配置されたカソードユニットと、
   前記カソードユニットにおける前記被成膜対象物に臨む側の面において、相互に離して配置された複数のターゲットと、
   前記ターゲット及び前記被成膜対象間に配置されたマスクと、
   前記複数のターゲットを相互に隔てる溝部に臨む一の排気口より前記マスクに近い位置に設けられた他の排気口を有する排気経路部と、
   前記チャンバ内のガスと共に、前記マスクに付着した異物を前記排気経路部を介して排出する排出手段と
   を備えたことを特徴とするスパッタ装置。

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